JP5820345B2

JP5820345B2 - エンジン

Info

Publication number: JP5820345B2
Application number: JP2012164221A
Authority: JP
Inventors: 直広長谷川; 直嗣金井; 正剛谷本; 祐一河合; 真島　豊; 豊真島
Original assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Current assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2032-07-24
Also published as: JP2014025361A

Description

本発明は、ＥＧＲ装置を備えたエンジンの技術に関する。

従来、ピストンの上面に設けられた燃焼室へ燃料を噴射し、該燃焼室内で燃料を燃焼させるエンジンが知られている。前記エンジンは、外部から吸入された空気（吸気）をエンジンの燃焼室内に導く吸気経路を備えており、前記吸気経路は、吸気を分配するための吸気マニホールドを備える（例えば特許文献１参照）。また、排気の一部を吸気経路に供給するＥＧＲ装置を備えたエンジンも公知となっている。ＥＧＲ装置によって排気の一部を吸気経路に循環させることで、排気中の窒素酸化物を低減させ負荷増大時の燃費を向上させることが可能となる。

特開２０１１−１２５７３号公報

前記エンジンにおいては、ＥＧＲ装置は、排気を冷却するためのＥＧＲクーラを有する。ＥＧＲクーラは、高温の排気を冷却して吸気と混合させるための装置であり、例えば、冷却水通路を有する水冷式のクーラが知られている。

ここで、冷却水としてエンジン全体を冷却する冷却水を用いている。例えば、メンテナンス時や、初期出荷時等においては、エンジン全体を冷却する冷却水を排出する場合がある。このような場合には、ＥＧＲクーラの冷却水通路内に存在する冷却水も排出される。しかし、ＥＧＲクーラの構造や配置によっては、冷却水が完全に排出されず冷却水通路内に残存することがあった。冷却水が、冷却水通路内に残存した場合、凍結等によりＥＧＲクーラを破損する可能性があるため、従来はＥＧＲクーラを取り外して、残存する冷却水を完全に排出していた。

そこで、本発明は係る課題に鑑み、エンジン全体を冷却する冷却水を排出した場合に、冷却水通路内に残った冷却水を排出できるエンジンを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、外部から吸入された空気をエンジン内へ導く吸気経路を有し、前記吸気経路に排気の一部を供給するＥＧＲ装置を備え、前記ＥＧＲ装置は、前記排気を冷却水によって冷却するＥＧＲクーラを有し、前記ＥＧＲクーラは、冷却水を通す冷却水通路を有し、前記冷却水通路の中間通路は、上部及び下部を凸とするＵ字形状に屈曲した複数の管を交互に連結した構成とし、前記Ｕ字形状の冷却水通路の下部には、上下方向に延びる複数の通路同士の間を連結する冷却水の排出孔を設け、前記エンジンの冷却水を排出した場合に、前記ＥＧＲクーラの冷却水通路の中間通路内の冷却水も排出されるように構成したものである。

請求項２においては、前記ＥＧＲクーラは、長手方向が上下方向となるように配置されたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、エンジン全体を冷却する冷却水を排出した場合に、冷却水通路内に残った冷却水を完全に排出することができる。冷却水通路内に残った冷却水を排出するために、ＥＧＲクーラを取り外す工程を省くことができる。

請求項２に記載の発明によれば、エンジン全体を冷却する冷却水を排出した場合に、冷却水通路下部に存在する冷却水を少なくすることができ、効率よく排出することができる。また、ＥＧＲクーラ上部に設けられた排気マニホールドからの放射熱の影響を軽減することができる。

エンジンの構成を示す正面図。エンジンの構成を示す右側面図。エンジンの構成を示す左側面図。エンジンの作動態様を示す模式図。ＥＧＲクーラの側面図。ＥＧＲクーラの前面図。ＥＧＲクーラの背面図。ＥＧＲクーラ下部の一部断面拡大図。第二の実施形態に係るＥＧＲクーラの前面図。第二の実施形態に係るＥＧＲクーラの背面図。第二の実施形態に係る冷却水通路の背面図。吸気マニホールドの構成を示す斜視図。吸気マニホールドの構成を示す平面図。吸気マニホールドの構成を示す断面側面図。

まず、ディーゼルエンジン１００について簡単に説明する。図１の紙面手前方向を前方として定義する。なお、図４中の矢印Ｆａは、吸入された空気の流れ方向を示し、図４中の矢印Ｆｅは、排気の流れ方向を示している。また、図４中の矢印Ｒは、クランクシャフト１４の回転方向を示している。

ディーゼルエンジン１００は、図１から図３に示すように、主にエンジン主体部１と、吸気経路２と、排気経路３と、コモンレールシステム４と、で構成される。本発明の要部を構成するＥＧＲクーラ３６は、図３において、エンジンの左側面図にＥＧＲ分岐部２３に連通して配置された構成を開示している。

エンジン主体部１は、燃料の燃焼による膨張エネルギーを利用して回転動力を発生させる。エンジン主体部１は、主にシリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、ピストン１３と、クランクシャフト１４と、で構成される。

エンジン主体部１には、図１及び図４に示すように、シリンダブロック１１に設けられたシリンダ１１ｃと、該シリンダ１１ｃに摺動可能に内設されたピストン１３と、該ピストン１３に対向するように配置されたシリンダヘッド１２と、で作動室Ｗが構成されている。即ち、作動室Ｗとは、ピストン１３の摺動運動によって容積が変化するシリンダ１１ｃの内部空間を意味する。ピストン１３は、コネクティングロッド１５によってクランクシャフト１４のピン部と連結されており、該ピストン１３の摺動によってクランクシャフト１４を回転させる。なお、エンジン主体部１の具体的な作動態様については後述する。

吸気経路２は、外部から吸入された空気をシリンダ１１ｃ内に導く。即ち、吸気経路２は、外部から吸入された空気を作動室Ｗに導く。吸気経路２は、空気が流れる方向に沿って、主にエアクリーナ（図示せず）と、吸気マニホールド２２と、で構成される。

エアクリーナは、濾紙又はスポンジ等によって吸入された空気を濾過する。エアクリーナは、空気を濾過することで埃等の異物が作動室Ｗに混入するのを防止している。

吸気マニホールド２２は、図示せぬエアクリーナによって濾過された空気を各作動室Ｗに分配する。本ディーゼルエンジン１００は、複数の作動室Ｗが設けられた多気筒エンジンであることから、吸気マニホールド２２は、各作動室Ｗ毎に設けられた吸気ポート１２Ｉｐの入口穴を覆うように形成されている。吸気ポート１２Ｉｐは、前後方向に平行に一列に並んで配置されており、隣接する吸気ポート１２Ｉｐ・１２Ｉｐの間隔が等間隔となるように配置されている。なお、本ディーゼルエンジン１００では、吸気ポート１２Ｉｐの入口穴がシリンダヘッド１２の上面に設けられているため、吸気マニホールド２２もシリンダヘッド１２の上面に取り付けられている。

吸気マニホールド２２の前後方向中央部には吸気入口２２ａが設けられている。吸気入口２２ａは、円筒形状に構成されており、吸気マニホールド２２の中央上部から吸気マニホールド２２内部まで連通している。吸気入口２２ａの下流側は、吸気マニホールド２２内部の前後方向中央部に配置されている。このように構成することにより、前後方向中央部の吸気入口２２ａから入った吸気と、排気との混合気は図１４の点描矢印に示すように、均等に各吸気ポート１２Ｉｐ・１２Ｉｐへと流れることになり、吸気のムラを防止することが可能となる。

吸気入口２２ａには、吸気量を調整するためのバルブ２７が設けられている。バルブ２７は、本実施形態においては、流路断面積を変化させて流量を制御するスロットルバルブで構成されている。また、バルブ２７は、本実施形態においては、吸気入口２２ａの流路断面とほぼ同じ直径の円盤を直交するバルブ軸２７ａで回転させて開閉するバタフライ式のスロットルバルブで構成されている。

排気経路３は、シリンダ１１ｃ内から排出された排気を排気口まで導く。即ち、排気経路３は、各作動室Ｗから排出された排気を排気口まで導く。排気経路３は、排気の流れる方向に沿って、主に排気マニホールド３１と、排気浄化装置３２と、で構成される。

排気マニホールド３１は、各作動室Ｗから排出された排気を集合させる。本ディーゼルエンジン１００は、複数の作動室Ｗが設けられた多気筒エンジンであることから、排気マニホールド３１は、各作動室Ｗ毎に設けられた排気ポート１２Ｅｐの出口穴と連通するように形成されている。なお、本ディーゼルエンジン１００では、排気ポート１２Ｅｐの出口穴がシリンダヘッド１２の側面に設けられているため、排気マニホールド３１もシリンダヘッド１２の側面に取り付けられている。

排気浄化装置３２は、排気に含まれる環境負荷物質を取り除く。排気浄化装置３２には、酸化触媒担体（ＤｉｅｓｅｌＯｘｉｄａｔｉｏｎＣａｔａｌｙｓｔ：以降「ＤＯＣ」という）が内蔵されている。ＤＯＣは、排気ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）を酸化して無害化するとともに、粒子状物質であるＳＯＦ（有機可溶成分）を酸化して除去する。

コモンレールシステム４は、自由に噴射パターンを設定できる燃料噴射装置である。コモンレールシステム４は、主にサプライポンプ４１と、レール４２と、インジェクタ４３と、で構成される。

サプライポンプ４１は、燃料タンクから供給された燃料をレール４２へ圧送する。サプライポンプ４１は、複数のギヤを介して伝達されたクランクシャフト１４の回転動力によって駆動される。サプライポンプ４１は、駆動軸の回転によって摺動するプランジャを備え、該プランジャが加圧した燃料をレール４２へ送り出す。

レール４２は、サプライポンプ４１から圧送された燃料を高圧のまま貯える。レール４２は、略円筒形状に形成された金属管である。レール４２は、リミッタバルブを備え、燃料の圧力が所定の値を超えないように設計されている。また、レール４２には、複数の配管が取り付けられ、各インジェクタ４３へ燃料を導くことができる。

インジェクタ４３は、レール４２から供給された燃料を適宜に噴射する。インジェクタ４３は、噴射口を有する先端部が作動室Ｗ内に突出するようにシリンダヘッド１２に取り付けられている。インジェクタ４３は、例えばピエゾ素子やソレノイドで駆動するアーマチャを備え、駆動する時期や期間を調節することによって様々な噴射パターンを実現できる。

なお、本ディーゼルエンジン１００においては、レール４２における燃料の圧力変動を低減するため、サプライポンプ４１の燃料圧送時期とインジェクタ４３の燃料噴射時期を同期させている。

次に、図４を用いてディーゼルエンジン１００の作動態様について簡単に説明する。なお、本ディーゼルエンジン１００は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各工程をクランクシャフト１４が二回転する間に完結する４サイクルエンジンである。

吸気工程は、吸気バルブ１２Ｉｖを開弁するとともにピストン１３を下方へ摺動させて、作動室Ｗ内に空気を吸い込む行程である。吸気バルブ１２Ｉｖは、図示せぬカムシャフトがプッシュロッドを押し上げ、該プッシュロッドがバルブアームを押すことで開弁される（図４参照）。前記カムシャフトは、複数のギヤを介して伝達されたクランクシャフト１４の回転動力によって駆動される。

圧縮工程は、吸気バルブ１２Ｉｖを閉弁するとともにピストン１３を上方へ摺動させて、作動室Ｗ内の空気を圧縮する行程である。吸気バルブ１２Ｉｖは、スプリングの付勢力によって閉弁される。バルブアームは、吸気バルブ１２Ｉｖによって押され、プッシュロッドは、バルブアームによって押し下げられる。

その後、圧縮されて高温高圧となった空気中にインジェクタ４３から燃料が噴射される。すると、燃料は、ピストン１３の上面に設けられた燃焼室Ｃ内で分散して蒸発し、空気と混合して燃焼を開始する。こうして、ディーゼルエンジン１００は、ピストン１３を再び下方へ摺動させる膨張行程に移行する。

膨張行程は、燃料が燃焼したことによる膨張エネルギーによってピストン１３を押し下げる行程である。燃焼室Ｃ及び作動室Ｗ内に形成された火炎は、空気を膨張させてピストン１３を押し下げる。なお、膨張行程では、ピストン１３からコネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１４に回転トルクが付与される。このとき、クランクシャフト１４に取り付けられたフライホイル１６によって運動エネルギーが保存されるため、クランクシャフト１４は回転を持続する（図２参照）。こうして、ディーゼルエンジン１００は、ピストン１３を再び上方へ摺動させて排気行程に移行するのである。

排気工程は、排気バルブ１２Ｅｖを開弁するとともにピストン１３を上方へ摺動させて、作動室Ｗ内の既燃ガスを排気として押し出す行程である。排気バルブ１２Ｅｖは、図示せぬカムシャフトがプッシュロッドを押し上げ、該プッシュロッドがバルブアームを押すことで開弁される（図４参照）。前記ガムシャフトは、複数のギヤを介して伝達されたクランクシャフト１４の回転動力によって駆動される。

こうして、ディーゼルエンジン１００は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各工程をクランクシャフト１４が二回転する間に完結する。ディーゼルエンジン１００は、全ての作動室Ｗで上記の各行程を繰り返すことにより、連続して運転できるのである。

次に、本実施形態に係るＥＧＲ装置のＥＧＲクーラについて図５から図７を用いて説明する。

吸気経路２は、吸気マニホールド２２を備えている。また、吸気経路２に排気の一部を供給するＥＧＲ装置３５を備えている。ＥＧＲ装置３５は、ＥＧＲクーラ３６及びＥＧＲバルブ３７を有しており、排気経路３の中途部に設けられたＥＧＲ分岐部２３から排気の一部を還流させる。排気経路３の排気マニホールド３１から下流側に向かって、排気マニホールド３１、ＥＧＲ分岐部２３、及び排気浄化装置３２、の順でそれぞれ配置されている。該ＥＧＲクーラ３６は、図３において、エンジンの左側面図にＥＧＲ分岐部２３に連通して配置された構成を開示している。

ＥＧＲ分岐部２３から還流される排気は、ＥＧＲクーラ３６、ＥＧＲバルブ３７を通って、吸気マニホールド２２内で吸気経路２から供給された吸気と混合され、吸気ポート１２Ｉｐ・１２Ｉｐ・・・へと送られる。

ＥＧＲクーラ３６はＥＧＲ分岐部２３の下流側に設けられており、エンジン主体部１の側面に配置されている。ＥＧＲクーラ３６は、排気を冷却水によって冷却するための装置であり、排気を取り入れるための排気入口５２、熱交換通路５３、及び排気を排出するための排気出口５４を有している。また、冷却水を取り入れるための冷却水入口５５、冷却水通路５６、及び冷却水を排出するための冷却水出口５７を有している。排気入口５２及び排気出口５４は、ＥＧＲクーラ３６の同一面上に設けられている。本実施形態においては、排気入口５２はＥＧＲクーラ３６の下側に設けられており、排気出口５４はＥＧＲクーラ３６の上側に設けられている。冷却水入口５５及び冷却水出口５７は、ＥＧＲクーラ３６の同一面上であって、排気入口５２及び排気出口５４が設けられた面の反対側の面に設けられている。本実施形態においては、冷却水入口５５及び冷却水出口５７はともにＥＧＲクーラ３６の下側に設けられている。

熱交換通路５３は、排気入口５２と連結し、ディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に平行に設けられた入口側通路５３ａと、排気出口５４と連結しディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に平行に設けられた出口側通路５３ｂと、入口側通路５３ａと出口側通路５３ｂとをつなぐ複数の中間通路５３ｃとから構成されている。

入口側通路５３ａは、排気入口５２と連結しており、断面視円形状に形成されている。入口側通路５３ａの上面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５３ｃとが連通している。出口側通路５３ｂは、排気出口５４と連結しており、断面視円形状に形成されている。出口側通路５３ｂの下面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５３ｃとが連通している。

中間通路５３ｃは、入口側通路５３ａと出口側通路５３ｂとつなぐ通路であり、ディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に並んで複数設けられている。中間通路５３ｃは、上部及び下部を凸とするＵ字形状の管を交互に連結した構成であり、言い換えれば、上下方向に延びる複数の通路の上下端をＵ字状に屈曲したパイプで連結した形状で構成されている。これにより、小さな空間でも排気の流れる距離をできるだけ確保することができ、熱交換の機会を増加させることができる。

このように熱交換通路５３を構成したことにより、図６の黒塗り矢印で示す方向に排気が流れる。排気は、熱交換通路５３を流れる間に冷却水通路５６を流れる冷却水と熱交換を行い、冷却される。

冷却水通路５６は、冷却水入口５５と連結しディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に平行に設けられた入口側通路５６ａと、冷却水出口５７と連結しディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に平行に設けられた出口側通路５６ｂと、入口側通路５６ａと出口側通路５６ｂとをつなぐ複数の中間通路５６ｃとから構成されている。

入口側通路５６ａは、冷却水入口５５と連結しており、断面視円形状に形成されている。入口側通路５６ａの上面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５６ｃとが連通している。出口側通路５６ｂは、冷却水出口５７と連結しており、断面視円形状に形成されている。冷却水通路５６ｂの上面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５６ｃとが連通している。

中間通路５６ｃは、入口側通路５６ａと出口側通路５６ｂとをつなぐ通路であり、ディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に並んで複数設けられている。中間通路５６ｃは、熱交換通路５３の中間通路５３ｃと前後方向に交互に配列されている。このように構成することにより、熱交換通路５３の中間通路５３ｃを流れる排気と、冷却水通路５６の中間通路５６ｃを流れる冷却水との間で熱交換が行われやすくなる。中間通路５６ｃは、上部及び下部を凸とするＵ字形状の管を交互に連結した構成であり、言い換えれば、上下方向に延びる複数の通路の上下端をＵ字状に屈曲したパイプで連結した形状で構成されている。これにより、小さな空間でも冷却水が流れる距離をできるだけ確保することができる。

また、中間通路５６ｃの下部には、上下方向に延びる複数の通路同士の間を連結する排出孔５６ｄが複数設けられている。前記上下方向に延びる複数の通路は、全て同一の中間通路５６ｃを構成するものである。排出孔５６ｄは、中間通路５６ｃの下部に設けられており、断面が、冷却水通路５６の断面直径に比べて十分に小さい断面直径を有する円形状に形成されている。このように構成することにより、例えば、図８にしめすように、メンテナンス時や、初期出荷時において、エンジン全体を冷却する冷却水を排出した場合に、中間通路５６ｃに冷却水が残った場合であっても、排出孔５６ｄを通じて冷却水入口５５もしくは冷却水出口５７から排出される。また、通常の冷却時には、断面が、冷却水通路５６の断面直径に比べて十分に小さい断面直径を有する円形状に形成されているため、排出孔５６ｄを通じて移動する冷却水の量は無視することができ、冷却に支障をきたすことはない。

また、ＥＧＲクーラ３６は、長手方向が上下方向と平行になるようにエンジン主体部１に取り付けられる。このように構成することにより、図３に示すように、排気マニホールド３１に最も近くなる面が、ＥＧＲクーラ３６を構成する面の中で比較して小さい面となるように配置される。これにより、排気マニホールド３１近傍に放射された熱の影響が小さくなるため、効率よく冷却することが可能となる。また、下面の底面積が小さく構成されているので、メンテナンス時や、初期出荷時において、エンジン全体を冷却する冷却水を排出した場合に、中間通路５６ｃに残る冷却水の量が少なくなる。このため、効率よく残った冷却水を排出することができる。

また、第二の実施形態に係るＥＧＲクーラ３６は図９から図１１のように構成することもできる。図９から図１１に示すように、ＥＧＲクーラ３６は、排気を冷却水によって冷却するための装置であり、排気を取り入れるための排気入口５２、熱交換通路５３、及び排気を排出するための排気出口５４を有している。また、冷却水を取り入れるための冷却水入口５５、冷却水通路５６、及び冷却水を排出するための冷却水出口５７を有している。排気入口５２及び排気出口５４は、ＥＧＲクーラ３６の同一面上に設けられている。本実施形態においては、排気入口５２及び排気出口５４はＥＧＲクーラ３６の上側に設けられている。冷却水入口５５及び冷却水出口５７は、ＥＧＲクーラ３６の同一面上であって、排気入口５２及び排気出口５４が設けられた面の反対側の面に設けられている。本実施形態においては、冷却水入口５５及び冷却水出口５７はともにＥＧＲクーラ３６の下側に設けられている。

熱交換通路５３は、排気入口５２と連結しディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に平行に設けられた入口側通路５３ａと、排気出口５４と連結しディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に平行に設けられた出口側通路５３ｂと、入口側通路５３ａと出口側通路５３ｂとをつなぐ複数の中間通路５３ｃとから構成されている。

入口側通路５３ａは、排気入口５２と連結しており、断面視円形状に形成されている。入口側通路５３ａの下面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５３ｃとが連通している。出口側通路５３ｂは、排気出口５４と連結しており、断面視円形状に形成されている。出口側通路５３ｂの下面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５３ｃとが連通している。

中間通路５３ｃは、入口側通路５３ａと出口側通路５３ｂとつなぐ通路であり、ディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に並んで複数設けられている。中間通路５３ｃは、下部を凸とするＵ字形状で構成されており、言い換えれば、上下方向に延びる二本の通路の下端をＵ字状に屈曲したパイプで連結した形状で構成されている。これにより、流路の直径をできるだけ大きくすることができ、一度に流れる排気量を増加させることができる。

このように熱交換通路５３を構成したことにより、図１４の黒塗り矢印で示す方向に排気が流れる。排気は、熱交換通路５３を流れる間に冷却水通路５６を流れる冷却水と熱交換を行い、冷却される。

入口側通路５６ａは、冷却水入口５５と連結しており、断面視円形状に形成されている。入口側通路５６ａの上面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５６ｃとが連通している。出口側通路５６ｂは、冷却水出口５７と連結しており、断面視円形状に形成されている。出口側通路５６ｂの上面には、間隔をあけて複数の孔が設けられており、各孔と各中間通路５６ｃとが連通している。

中間通路５６ｃは、入口側通路５６ａと出口側通路５６ｂとをつなぐ通路であり、ディーゼルエンジン１００に取り付けた際の前後方向に並んで複数設けられている。中間通路５６ｃは、熱交換通路５３の中間通路５３ｃと前後方向に交互に配列されている。このように構成することにより、熱交換通路５３の中間通路５３ｃを流れる排気と、冷却水通路５６の中間通路５６ｃを流れる冷却水との間で熱交換が行われやすくなる。中間通路５６ｃは、上部を凸とするＵ字形状で構成されており、言い換えれば、上下方向に延びる二本の通路の上端をＵ字状に屈曲したパイプで連結した形状で構成されている。これにより、流路の直径をできるだけ大きくすることができ、一度に流れる排気量を増加させることができる。

また、中間通路５６ｃの下部には、上下方向に延びる二本の通路の間を連結する排出孔５６ｄが設けられている。前記上下方向に延びる二本の通路は、同一の中間通路５６ｃを構成するものである。第二の実施形態においては、複数の冷却水通路５６のうちのいずれか一本に排出孔５６ｄが設けられている。なお、排出孔５６ｄの位置や個数は本実施形態に限られるものではなく、例えば、複数の冷却水通路５６にそれぞれ一つずつ排出孔５６ｄを設ける構成としてもよい。また、各冷却水通路５６に設けられる排出孔５６ｄの個数を二個以上で構成してもよい。排出孔５６ｄは、中間通路５６ｃの下部に設けられており、断面が、冷却水通路５６の断面直径に比べて十分に小さい断面直径を有する円形状に形成されている。

図１１に示すように、シリンダブロック１１と冷却水入口５５との間に設けられた配管５８が上方へ屈曲しており、冷却水出口５７と図示せぬウォーターポンプとの間に設けられた配管５９が下方へ屈曲して構成されている場合、メンテナンス時や、初期出荷時において、エンジン全体を冷却する冷却水を排出したときに、中間通路５６ｃの入口側通路５６ａと連結する上下方向に延びる部分に冷却水が残ることがある。しかし、このような場合であっても、残った冷却水が、排出孔５６ｄを通じて冷却水出口５７側の配管５９から排出される。また、通常の冷却時には、断面が、冷却水通路５６の断面直径に比べて十分に小さい断面直径を有する円形状に形成されているため、排出孔５６ｄを通じて移動する冷却水の量は無視することができ、冷却に支障をきたすことはない。

ＥＧＲバルブ３７は、図１２から図１４に示すように、吸気マニホールド２２に隣接して設けられており、本実施形態においては、吸気マニホールド２２の前面に接するように設けられている。ＥＧＲバルブ３７は、排気側から吸気側へと還流する排気量を調節する装置であり、例えば、低温時等にはＥＧＲバルブ３７を閉じることにより、排気が還流しないようにしている。

ＥＧＲバルブ３７の下流側の面は、吸気マニホールド２２に連通している。より詳細には、吸気マニホールド２２の内部に、ＥＧＲバルブ３７から排出される排気を導入するための導入通路２２ｂを設け、ＥＧＲバルブ３７の下流側の面が導入通路２２ｂの上流側の面に連通している。導入通路２２ｂの下流端は排出口２２ｃが構成されている。

導入通路２２ｂは、図１４に示すように、吸気マニホールド２２の内部に設けられている。本実施形態においては、吸気マニホールド２２の上面の一部を上側に凸の略半円状に構成して、導入通路２２ｂの上部の壁面とし、吸気マニホールド２２の内部に下側に凸の略半円状の壁面を構成して、導入通路２２ｂの下部の壁面とする。導入通路２２ｂの断面は円形状になるように構成されており、下流にいくに従って断面直径が小さくなるように構成されている。このように構成することにより、排気を排出口２２ｃから排出する際に、排気が拡散することなく排出することができる。

導入通路２２ｂの排出口２２ｃは、吸気マニホールド２２の吸気入口２２ａの下流側近傍に配置している。詳細には、吸気マニホールド２２の中央上部に設けられた吸気入口２２ａの下流側であって、吸気入口２２ａに略直交して配置されている。このように配置することにより、図１４の黒塗り矢印に示すように、吸気入口２２ａから供給される吸気の流れに対して導入通路２２ｂから排出される排気の流れが略直交する。このため、吸気と排気とを効率よく混合することができる。

また、吸気入口２２ａに配置されたバルブ軸２７ａは、吸気入口２２ａの流路方向と直交するように配置されており、また、導入通路２２ｂの排気の流れに対して直交するように配置されている。このように構成することにより、図１４の白塗り矢印に示すように、ＥＧＲバルブ３７を通過する吸気の流れに乱れが発生し乱流となるため、導入通路２２ｂから流入する排気と混合しやすくなり、混合効率をさらに向上させることができる。

なお、熱交換通路５３の排気入口５２及び排気出口５４、並びに、冷却水通路５６の冷却水入口５５及び冷却水出口５７の配置は本実施形態に限定するものではなく、例えば、排気入口５２と排気出口５４とをＥＧＲクーラ３６の異なる面に配置することも可能であるし、排気出口５４をＥＧＲクーラ３６の下側に配置することも可能である。また、冷却水入口５５と冷却水出口５７とをＥＧＲクーラ３６の異なる面に配置することも可能であるし、冷却水出口５７をＥＧＲクーラの上側に配置することも可能である。

また、熱交換通路５３の中間通路５３ｃ及び冷却水通路５６の中間通路５６ｃの本数及び形状は本実施形態に限定するものではなく、例えば、熱交換通路５３の中間通路５３ｃを４本以上で構成することもできるし、上下方向に延びる複数の通路の数を加減することも可能である。また、冷却水通路５６の中間通路５６ｃを４本以上で構成することもできるし、上下方向に延びる複数の通路の数を加減することも可能である。

また、バルブ２７は、本実施形態ではバタフライ式のスロットルバルブで構成されているがこれに限定するものではなく、例えば、円筒や平板を流路に直行する方向にスライドさせるスライドバルブ式で構成することも可能である。

以上のように、ディーゼルエンジン１００は、外部から吸入された空気をディーゼルエンジン１００内へ導く吸気経路２を有し、吸気経路２に排気の一部を供給するＥＧＲ装置３５を備え、ＥＧＲ装置３５は、排気を冷却水によって冷却するＥＧＲクーラ３６を有し、ＥＧＲクーラ３６は、冷却水を通すための冷却水通路５６を有し、冷却水通路５６に、冷却水通路５６内に残った冷却水を排出するための排出孔５６ｄを設けたものである。このように構成することにより、ディーゼルエンジン１００全体を冷却する冷却水を排出した場合に、冷却水通路５６内に残った冷却水を完全に排出することができる。また、冷却水通路５６内に残った冷却水を排出するために、ＥＧＲクーラ３６を取り外す工程を省くことができる。

また、ＥＧＲクーラ３６は、長手方向が上下方向となるように配置されたものである。このように構成することにより、ディーゼルエンジン１００全体を冷却する冷却水を排出した場合に、冷却水通路５６下部に存在する冷却水を少なくすることができ、効率よく排出することができる。また、ＥＧＲクーラ３６上部に設けられた排気マニホールド３１からの放射熱の影響を軽減することができる。

１００ディーゼルエンジン
１エンジン主体部
２吸気経路
３排気経路
４コモンレールシステム
２２吸気マニホールド
２２ａ吸気入口
２２ｂ導入通路
２７バルブ
２７ａバルブ軸
３５ＥＧＲ装置
３６ＥＧＲクーラ
３７ＥＧＲバルブ
５２排気入口
５３熱交換通路
５４排気出口
５５冷却水入口
５６冷却水通路
５６ｄ排出孔
５７冷却水出口

Claims

外部から吸入された空気をエンジン内へ導く吸気経路を有し、
前記吸気経路に排気の一部を供給するＥＧＲ装置を備え、
前記ＥＧＲ装置は、前記排気を冷却水によって冷却するＥＧＲクーラを有し、
前記ＥＧＲクーラは、冷却水を通す冷却水通路を有し、
前記冷却水通路の中間通路は、上部及び下部を凸とするＵ字形状に屈曲した複数の管を交互に連結した構成とし、
前記Ｕ字形状の冷却水通路の下部には、上下方向に延びる複数の通路同士の間を連結する冷却水の排出孔を設け、
前記エンジンの冷却水を排出した場合に、前記ＥＧＲクーラの冷却水通路の中間通路内の冷却水も排出されるように構成した
ことを特徴とする特徴とするエンジン。
前記ＥＧＲクーラは、長手方向が上下方向となるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。